Cientistas criam bateria biodegradável feita de papel
Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 21 de Dezembro de 2021 às 17h00
Pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang (NTU), em Cingapura, desenvolveram uma bateria de zinco biodegradável mais fina que um pedaço de papel. Elas são compostas por eletrodos impressos frente e verso em uma tela de celulose, reforçada com uma substância feita à base de hidrogel.
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Além de flexível e dobrável, a célula de energia inventada pelos cientistas se decompõe em aproximadamente um mês depois de ser enterrada, o que a torna uma alternativa ambientalmente sustentável para utilização em equipamentos eletrônicos vestíveis de alto desempenho, como sensores biomédicos.
“As baterias tradicionais possuem uma variedade de modelos e tamanhos e escolher o tipo certo para cada dispositivo pode ser um processo complicado. Nosso modelo é mais simples e barato, fabricado em uma única peça que pode ser cortada nas formas e tamanhos desejados sem perda de eficiência”, explica o professor de engenharia elétrica Fan Hongjin, coautor do estudo.
Flexível e potente
A bateria usada nos testes foi fabricada em um formato quadrado com 4 cm x 4 cm, adotando um design conhecido como “sanduíche”, com os eletrodos dispostos como fatias de pão de 0,4 mm de espessura e a tela de celulose, onde esses eletrodos foram impressos, funcionando como recheio para o dispositivo.
Esse papel especial recebeu uma camada de reforço de hidrogel para preencher as lacunas encontradas naturalmente nas fibras de celulose. O composto forma um separador, evitando a mistura dos eletrodos impressos com tintas à base de zinco e carbono para o ânodo, e manganês ou níquel para o cátodo.
Durante os experimentos, essa bateria de papel foi capaz de alimentar um pequeno ventilador elétrico por aproximadamente 45 minutos. Os cientistas também torceram, dobraram e cortaram partes da tela de celulose para demonstrar que isso não provocava interrupção no fornecimento de energia.
“Acreditamos que a bateria de papel que desenvolvemos pode ajudar com o problema do lixo eletrônico, visto que ela é impressa em um material não tóxico e não requer invólucros de alumínio ou plástico para encapsular seus componentes. Sem essas camadas de embalagem, é possível armazenar mais energia em um sistema menor”, acrescenta o professor de engenharia eletrônica Lee Seok Woo, coautor do estudo.
Boa para o meio ambiente
O hidrogel e a celulose são decompostos naturalmente por bactérias, fungos e outros microrganismos presentes no solo em poucas semanas. Essa característica biodegradável permite que as baterias sejam enterradas no final de sua vida útil, sem poluir ou agredir o meio ambiente a longo prazo.
Para demonstrar essa biodegradabilidade, os cientistas enterraram exemplares das baterias de papel em um pequeno jardim no campus da universidade. A tela de celulose reforçada com o hidrogel começou a se fragmentar após 14 dias e se degradou completamente em um mês.
“Quando ocorre a decomposição, os materiais do eletrodo são liberados no meio ambiente. O níquel e o manganês, usados nos cátodos, permanecem como óxido ou hidróxido, mantendo a forma de minerais naturais. Já o zinco do ânodo é oxidado naturalmente para formar um hidróxido não tóxico. Com isso, construímos uma célula mais sustentável que a maioria das baterias atuais”, encerra Fan Hongjin.